第2章-封装工艺流程课件

第二章 集成电路芯片封装 工艺流程.传统封装与装配硅片测试和拣选引线键合分片塑料封装最终封装与测试贴片.净化车间.芯片封装技术工艺流程图硅片减薄硅片切割芯片贴装芯片互连打码上焊锡切筋成形去毛刺成型技术.v2.2 2.2 芯片减薄与切割芯片减薄与切割 2.2.1芯片减薄 为什么要减薄 半导体集成电路用4英寸硅片厚度为520m，6英寸厚度为670m。这样就对芯片的切分带来困难。因此电路层制作完成后，需要对硅片背面进行减薄，使其达到所需要的厚度，然后再进行划片加工，形成一个个减薄的裸芯片。.v减薄工艺减薄工艺 硅片背面减技术主要有：磨削、研磨、化学抛光 干式抛光、电化学腐蚀、湿法腐蚀 等离子增强化学腐蚀、常压等离子腐蚀等.硅片减薄硅片减薄转动和摆动秆转动卡盘上的硅片向下施加力Figure 20.4.Back Grinding背面减薄Taping粘胶带粘胶带BackGrinding磨片磨片De-Taping去胶带去胶带将从晶圆厂出来的将从晶圆厂出来的Wafer进行背面研磨，来减薄晶圆达到进行背面研磨，来减薄晶圆达到 封装需要的厚度（封装需要的厚度（8-12mils,即即200300m）；）；磨片时，需要在正面（磨片时，需要在正面（Active Area）贴胶带保护电路区域）贴胶带保护电路区域 同时研磨背面。研磨之后，去除胶带，测量厚度；同时研磨背面。研磨之后，去除胶带，测量厚度；.2.2.2 芯片切割（分片）芯片切割（分片）v减薄后的芯片贴在一个带有金属环的薄膜（蓝膜）上，送到划片机进行划片。v方式：手动操作（老式划片机）；自动划片机（配备脉冲激光束或金刚石划片刀）。v划片工艺：采用DBG、DBT技术。.v先划片后减薄和减薄划片两种方法 DBG(dicing before grinding)在背面磨削之前，将硅片的正面切割出一定深度的切口，然后再进行磨削。DBT(dicing by thinning)在减薄之前先用机械的或化学的方法切割出一定深度的切口，然后用磨削方法减薄到一定厚度后，采用常压等离子腐蚀技术去除掉剩余加工量。这两种方法都很好地避免了或减少了减薄引起的硅片翘曲以及划片引起的边缘损害，大大增强了芯片的抗碎能力。.分分 片片硅片台锯刃.Wafer Saw晶圆切割Wafer Mount晶圆安装晶圆安装Wafer Saw晶圆切割晶圆切割Wafer Wash清洗清洗将晶圆粘贴在蓝膜（将晶圆粘贴在蓝膜（Mylar）上，使得即使被切割开后，不会散落；）上，使得即使被切割开后，不会散落；通过通过Saw Blade将整片将整片Wafer切割成一个个独立的切割成一个个独立的Dice，方便后面的，方便后面的 Die Attach等工序；等工序；Wafer Wash主要清洗主要清洗Saw时候产生的各种粉尘，清洁时候产生的各种粉尘，清洁Wafer；.Optical Inspection 光学检查主要是针对主要是针对Wafer Saw之后在显微镜下进行之后在显微镜下进行Wafer的外观检查，是否有的外观检查，是否有出现废品出现废品。Chipping Die 崩崩 边边.2.3 芯片粘贴芯片粘贴贴装方式4种：v共晶粘贴法（Au-Si合金）v焊接粘贴法（Pb-Sn合金焊接）v环氧树脂粘结（重点）v玻璃胶粘贴法芯片贴装：也称芯片粘贴，是将芯片固定于封装基板或引脚架芯片的承载座上的工艺过程。.装装 架架芯片引线引线框架塑料 DIPFigure 20.6.2.3.1 共晶粘贴法共晶粘贴法共晶反应共晶反应 指在一定的温度下，一定成分的液体同时结晶出两种一定成分的固相反应。v金硅共晶（Au-Si）粘贴，在陶瓷封装中广泛应用。v利用金硅合金，在高温(363)时,共晶熔合反应使IC芯片粘贴固定。v缺点：工艺温度高，生产效率低，不适应高速自动化生产。只应用于大功率元件。.芯片粘结芯片粘结Au-Si 共晶贴片共晶贴片SiliconGold film金/硅共晶合金Al2O3一般工艺方法一般工艺方法 陶瓷基板芯片座上镀金膜-将芯片放置在芯片座上-热氮气氛中（防氧化）加热并使粘贴表面产生摩擦（去除粘贴表面氧化层）-约425时出现金-硅反应液面，液面移动时，硅逐渐扩散至金中而形成紧密结合。.2.3.2 焊接粘贴法焊接粘贴法v另一种利用合金反应进行芯片粘贴的方法。v工艺：在芯片背面淀积一定厚度的Au或Ni,同时在焊盘上淀积Au-Pb-Ag和Cu的金属层，这样可以使用Pb-Sn合金焊料焊接芯片在焊盘上。v优点：热传导性好，适合高功率器件的封装。.2.3.3 导电胶粘贴法导电胶粘贴法v也称环氧树脂粘结环氧树脂粘结；v优点：操作简单、成本低、大量用于塑料封装；v缺点：热稳定性较差、易在高温下劣化、可靠性差。.芯片粘结环氧树脂粘贴芯片粘结环氧树脂粘贴芯片环氧树脂引线框架Figure 20.7.Die Attach 芯片粘接Write Epoxy点银浆点银浆Die Attach芯片粘接芯片粘接Epoxy Cure银浆固化银浆固化Epoxy Storage：零下零下50度存放；度存放；Epoxy Aging：使用之前回温，除使用之前回温，除去气泡；去气泡；Epoxy Writing：点银浆于点银浆于L/F的的Pad上上；.图解操作.Die Attach 芯片粘接Epoxy Write：Coverage 75%;Die Attach：Placement0.05mm;.Epoxy Cure 银浆固化银浆固化：银浆固化：175C，1个小时；个小时；N2环境，防止氧化：环境，防止氧化：Die Attach质量检查：质量检查：Die Shear（芯片剪切力）（芯片剪切力）.导电胶粘贴法工艺过程和导电胶材料导电胶粘贴法工艺过程和导电胶材料v涂布粘贴剂 放芯片到粘贴剂上 固化处理。v固化条件：150(or 175 )，1h 或（186，0.5h）v三种导电胶材料配方：各向同性:能沿所有方向导电。导电硅橡胶:能起到使器件与环境隔绝，防止水、汽对芯片的影响，同时还可以屏蔽电磁干扰。各向异性导电聚合物:电流只能在一个方向流动。v导电胶功能：（形成化学结合、具有导电功能）.2.3.4 玻璃胶粘贴法玻璃胶粘贴法 与导电胶类似，玻璃胶也属于厚膜导体材料（后面我们将介绍）。不过起粘接作用的是低温玻璃粉。它是起导电作用的金属粉（Ag、Ag-Pd、Au、Cu等）与低温玻璃粉和有机溶剂混合，制成膏状。v为低成本芯片粘贴材料，适用于低成本的陶瓷封装。v优点：无缝隙、热稳定性优良、低接合应力与低湿气含量。.2.4 互连技术互连技术v是微系统封装的基础技术和专有技术。v服务对象：芯片与芯片间、芯片与封装衬底间、器件与基板间的物理连接。v在芯片封装中，器件失效大约四分之一到三分之一由芯片互连引起的。因此，互连技术对器件性能的影响和可靠性影响至关重要。.v引线键合（Wire Bonding,WB）v载带自动键合（tape automated bonding,TAB）v倒装芯片键合（flip chip bonding,FCB）也称C4常用芯片互连技术有三种方法：常用芯片互连技术有三种方法：.引线键合技术是将半导体裸芯片（Die）焊区与微电子封装的I/O引线或基板上的金属布线焊区（Pad）用金属细丝连接起来的工艺技术。2.4.1 引线键合技术.WB技术作用机理 v 提供能量破坏被焊表面的氧化层和污染物，使焊区金属产生塑性变形，使得引线与被焊面紧密接触，达到原子间引力范围并导致界面间原子扩散而形成焊合点。引线键合键合接点形状主要有楔形和球形，两键合接点形状可以相同或不同。.三种键合方式：三种键合方式：超声波键合（加超声）热压键合（加热、加压）热超声波键合（也称为金丝球焊。加热、加压、加超声）.Wire Bonding 引线焊接利用高纯度的金线（利用高纯度的金线（Au）、铜线（、铜线（Cu）或铝线（）或铝线（Al）把）把 Pad 和和 Lead通过焊接的方法连接起来。通过焊接的方法连接起来。Pad是芯片上电路的外接是芯片上电路的外接 点，点，Lead是是 Lead Frame上的上的 连接点。连接点。W/B是封装工艺中最为关键的一部工艺。是封装工艺中最为关键的一部工艺。.从芯片压点到引线框架的引线从芯片压点到引线框架的引线键合键合压模混合物引线框架压点芯片键合的引线管脚尖Figure 20.9.1、超声波键合v目前，通过铝丝进行引线键合大多采用超声波键合法。v采用超声波发生器产生的能量，通过磁致伸缩换能器，在超高频磁场感应下，迅速伸缩而产生弹性振动，劈刀相应振动；同时，对劈刀施加一定压力。劈刀在两种力的作用下，使金属丝与铝电极在常温下直接键合。又称楔压焊。.超声键合工序超声键合工序引线楔压劈刀(1)劈刀向上移动导给劈刀更长的引线(3)超声能压力引线框架(4)劈刀向上移动在压点旁将引线折断(5)(2)Al 压点 超声能压力压力芯片Figure 20.11.2、热压键合v原理：通过加热和加压，使焊区金属发生塑性形变，同时破坏金属焊区界面上的氧化层，使压焊的金属丝与焊区金属接触面的原子达到原子引力范围，通过原子间吸引力，达到“键合”的目的。v缺点：金属丝变形过大，受损，影响键合质量，限制了使用范围。.热压键合热压键合柱器件压点Figure 20.10.3、热超声波键合l是热压键合和超声波键合的混合技术。它采用加热、加压、加超声。l工艺过程：用高压电火花使金属丝端部熔成球；在芯片焊区上加热加压加超声，使接触面产生塑性变形并破坏界面的氧化膜，使其活性化；通过接触使两金属间扩散结合而完成球焊，即形成第一焊点；通过精细复杂的三维控制将焊头移动至封装底座引线的内引出端或基板上的焊区；加热加压加超声进行第二个点的焊接；完成楔焊，形成第二个焊点，完成一根线的连接。重复过程，进行第二根、第三根.线的连接。.热超声键合热超声键合(2)H2 火焰球(1)金丝毛细管劈刀(5)压力和加热形成压点引线框架(6)劈刀向上移动在压点旁将引线折断在压点上的焊球压力和超声能芯片(3)劈刀向上移动并导入更长的引线Die(4).热超声键合特点热超声键合特点v优点:可降低热压温度,提高键合强度,有利于器件可靠性；v目前，已取代热压键合和超声键合；生产线上90%都采用热超声键合工艺的全自动金丝球引线键合机（简称金丝球焊机）。.引线键合实例.Wire Bond的质量控制：的质量控制：Wire Pull、Stitch Pull（金线颈部和尾部拉力）（金线颈部和尾部拉力）Wire Loop（金线弧高）（金线弧高）Ball Thickness（金球厚度）（金球厚度）Intermetallic（金属间化合物测试）（金属间化合物测试）SizeThickness.引线键合拉力试验引线键合拉力试验柱器件测试中的芯片钩 样品卡Figure 20.13.引线键合的主要材料v金丝：金丝：用于热压焊、（热超声）金丝球焊；v铝丝、铝合金丝：铝丝、铝合金丝：用于超声焊；v铜：铜：近年来，大量用于集成电路互连。铜比铝有较高的导电率；铜丝相对于金丝具有成本低、强度和刚度高、适合于细间距键合的优点。.引线键合的关键工艺v关键工艺：温度控制、精确定位控制、工作参数设定。v应用对象：低密度连线封装（300个接点）.引线键合的技术缺陷1.多根引线并联产生邻近效应，导致电流分布不均；2.寄生电感很大，产生较高的过电压；3.引线细（直径25-125um）导致传热性能不佳。.v2.4.2 载带自动键合技术(TAB)载带自动健合技术是在类似于135胶片的柔性载带粘结金属薄片，（像电影胶片一样卷在一带卷上，载带宽度8-70mm。在其特定的位置上开出一个窗口。窗口为蚀刻出一定的印刷线路图形的金属箔片（0.035mm厚）。引线排从窗口伸出，并与载带相连，载带边上有供传输带用的齿轮孔。当载带卷转动时，载带依靠齿孔往前运动，使带上的窗口精确对准带下的芯片。再利用热压模将导线排精确键合到芯片上。可见TAB技术与一般的压丝引线技术不同。后者的特点是将一根、一根的引线先后分立的快速的键合到搭接片上。TAB技术中内引线键合后还要作后道工序，包括电学测试、通电老化，外引线键合、切下，最后进行封装工艺。（这些都在载带上完成。.v载带自动焊键合技术（TAB）v主要工艺技术包括：载带制造技术、凸点形成技术、引线压焊技术、密封技术。vTAB法适合于自动化流水线大批量生产，效率高；v适应高密度I/O及高速超大规模集成电路的封装要求。v应用对象：I/O接点大于500个。.各种TAB封装载带自动焊：TAB-Tape Automatic Bonding特点：与Wire bonding相比，封装高度小；单位面积上可容纳更多的引线；采用Cu箔引线，导热、导电及机械性能好；键合强度是Wire bonding的310倍。.TAB技术较之常用的引线工艺的优点：v（1）对高速电路来说，常规的引线使用圆形导线，而且引线较长，往往引线中高频电流的趋肤效应使电感增加，造成信号传递延迟和畸变，这是十分不利的。TAB技术采用矩形截面的引线，因而电感小，这是它的优点。v（2）传统引线工艺要求键合面积4mil2，而TAB工艺的内引线键合面积仅为2mil2这样就可以增加I/O密度，适应超级计算机与微处理器的更新换代。v（3）TAB技术中使用铜线而不使用铝线，从而改善器件的热耗散性能。v（4）在芯片最终封装前可进行预测试和通电老化。这样可剔除坏芯片，不使它流入下一道工序，从而节省了成本，提高了可靠性。v（5）TAB工艺中引线的键合平面低，使器件薄化。.1、基本工艺-载带制造技术v TAB载带有多种形式，按层数和构成分：单层全金属、双层（聚酰亚胺和铜）、三层（聚酰亚胺、粘附层和铜）、双金属层载带等类型。载带的制作一般采用光刻铜箔方法。.铜箔铜箔双层带双层带.v各种载带制作（1）单层结构载带 这仅为一铜带，其上腐蚀出引线图案以及支撑结构。方法是将光刻胶涂在铜带的两侧。将要刻蚀掉的部分曝光，腐蚀后留下引线图案。带上可事先制备出凸点，这种情况下可选用不带凸点的芯片。再将载带上的引线排与芯片的I/O键合点键合。单层结构的缺点是全部引线与金属支撑架相连接，妨碍了带上器件的测试检验和通电老化。（2）双层结构载带 双层结构载带可用两种方法制作。用液体聚酰亚胺涂敷铜带（1.4mil厚），然后再干燥处理。聚酰亚胺的厚度为2-3mil。将聚酰亚胺进行光刻，然后窗口和齿孔用KOH或NaOH腐蚀出来，再用FeCl3铜标腐蚀液将铜带上所需图形腐蚀出来。（3）三层结构载带 所用载带厚度为5mil，比双层带厚，因而更稳定。它的制作方法是：用粘接剂涂敷12或24英寸的Kapton带，再将带条裁成TAB产品所需要的合适宽度。窗口和齿孔用硬工具冲制而成。然后将铜带与Kapton带进行叠合处理，使铜带压合在齿孔机的Kapton。最后光刻铜带，形成引线排。三层结构的优点是胶带和铜之间有很高的结合强度，且绝缘性能好，吸湿性低。.载带材料n 基带材料基带材料n 要求n 高温性能n 与Cu箔的粘接性、热匹配性好n 尺寸稳定；化学稳定性好；机械强度高n 材料n 聚酰亚胺(PI)薄膜，早期最广泛使用的材料，价格稍高n 聚乙烯对苯二甲酸脂(PET)薄膜n 苯丙环丁稀(BCB)薄膜n 导体材料导体材料n Cu箔n 与基带连接牢固；导热、导电性能好；易于电镀。n 厚度有18、35、70微米n 铝箔使用较少n 规格规格n 宽度以35mm最常用。另有70mm和158mm等规格。.载带上Cu箔引线的图形结构.2、凸点形成技术：基本工艺l凸点结构：粘附层、阻挡层和压焊金属层，一般采用钛-钨-金结构。l凸点形状分为两种：蘑菇状凸点、柱状凸点。l镀点高度一般在2030um.l凸点制作技术主要是针对凸块式芯片TAB。.凸点种类.v金凸块制作的传统工艺金凸块制作的传统工艺金凸块制作的传统工艺:第一步第一步，对芯片进行清洁处理 第二步第二步，通过真空溅散的方法，在芯片键合的上表面形成粘着层和阻挡层。粘着层提供IC芯片上的铝键合点与凸块间良好的键合力与低的接触电阻特性。常用的材料是Ti、Cr、和Al，这几种金属与铝和氧化硅的粘着性很好。扩散阻挡层的作用是阻止芯片上的铝与凸块材料之间的扩散反应而形成金属间化合物。主要材料为钯、铂、铜、镍或钨。金属层做好后、接着涂25微米厚的光刻胶，然后用电镀的方法制作金属凸块。凸块制作完成后在其顶面电镀一层25微米的金（凸块金属不是金的情况），目的是起抗氧化作用。.金凸块制作流程v1、多层金属薄膜制作：由三层薄膜组成（粘附层、阻挡层、抗氧化保护金属层。.v凸块转移技术凸块转移技术 一般的凸块制作工艺流程，可以看出，它的制作工艺复杂，技术难度大，成本高。因此改进凸块制作技术成为一项研究的热门课题。日本Matsushita公司开发了凸块转移技术。这种技术分2次键合：第1次是将在玻璃基板上做成的凸块，转移到载带内引脚前端与芯片键合点相对应的位置。第2次键合。在引脚前端有凸点的载带由专门的制造商提供，这样就避免了在芯片焊区制作凸点的麻烦，降低了生产成本。.转移凸块技术.3、引线压焊技术基本工艺分为：内引线压焊、外引线压焊u内引线压焊-将载带的内焊点同芯片凸点键合在一起的工艺过程。主要方法有：热压焊、热压再流焊。工艺的选择取决于金属化系统结构。u外引线焊接是将引线焊接到外壳或基板焊区.内引线焊接程序图内引线焊接程序图主要工艺操作：对位、焊接、抬起、芯片传送。.外引线压焊：外引线压焊：也有回流、热压、超声热压三种焊接方法。一般在密封、测试后进行外引线焊接过程外引线焊接过程.TAB封装技术特点v封装体韧性良好，尺寸小，结构轻、薄，封装高度1mm；v可实现高密度输入输出（I/O）引脚；10mm见方的芯片WB最多300根引脚，TAB可达到500根以上；v封装体电性能好，适用于高频电路；v增加散热体散热性能，提高导热效果；v适合自动化组装。.主要材料主要材料vTAB的关键材料包括：l基带材料（聚酰亚胺PI）l铜箔引线材料l芯片凸点金属材料.2.4.3 倒装芯片键合FCB技术v倒装焊是芯片面朝下，芯片焊区与基板焊区直接互连的一种方法。原理是FCB的互连代替传统的引线键合（WB）。v优点：具有精度高、芯片占用体积小、输入输出密度高、互连线短、引线寄生参数小等，有利于高频产品应用。.FCB的发展历史-C4技术vC4（controlled-collapse chip connection）可控塌陷芯片连接。v20世纪60年代，由IBM公司首先研制，成为IBM公司system/360系列计算机逻辑基础。vC4的凸点：多层金属化系统组成；（由三层薄膜组成）Cr/Cr-Cu/Cu。采用Pb/Sn焊料作为焊接凸点。v基板：陶瓷基板。.IBM公司C4技术.Pb/Sn焊料（C4技术）的优点：1.易熔化再流，弥补了凸点高度不一致或基板不平引起的高度差；2.Pb/Sn熔化状态，焊接压力小。不宜损伤芯片和焊点；3.熔化的Pb/Sn表面张力大。焊接具有自对准效果。.倒装焊工艺v主要技术包含两部分：1.凸点制作；2.倒装装配。.倒装焊工艺流程 形成金属化层形成金属化层芯片面朝下与基板芯片面朝下与基板上的金属化层对准上的金属化层对准制作合金凸点制作合金凸点基板间填充树脂基板间填充树脂塑塑 封封制作外引线凸点制作外引线凸点.v多层金属化系统，通常由三层组成。v粘附层-一般选用Cr、Ti、Niv阻挡层-一般选用Cu、Pt、Ni、Pbv导电层-凸点金属，一般选用很薄的Au、Cu、Pb/Sn等。vUBM-凸点下金属层；vBLM-焊球受限冶金学；1、凸点下金属（、凸点下金属（UBM）.2、凸点芯片制作工艺、凸点芯片制作工艺v蒸发/溅射凸点制作法；v电镀凸点制作法；v置球及模板印刷制作焊料凸点法v化学镀凸点制作法、打球凸点制作法、移植法等。.凸点类型v按凸点材料分类：Au 凸点、Cu凸点、Cu/Pb-Sn凸点、Pb/Sn凸点(C4)等；v按凸点结构分类：周边型、面阵型；v按凸点形状分类：蘑菇状、直状、球形、叠形。.蒸发/溅散凸点制作法 这是早期常用的方法，因为它与IC工艺兼容，工艺简单成熟。多层金属和凸点金属可以一次完成。工艺流程：工艺流程：制作掩模板-Si圆片安装制作好的掩模板-Si圆片光刻掩模孔-蒸发/溅射各金属层-蒸发/溅射凸点金属-去掩模板、去除光刻胶，剥离多余的金属层-形成凸点。缺点缺点:是形成的凸点大且低。如果形成一定高度的凸点需要的时间长，真空溅散设备应是多源多靶的，价格贵。成本高效率低，不适合大批量生产。.电镀凸点制作法 1 多层金属化系统制作；三层金属在真空室中依次淀积完成；（组成：钛-钨-金）2 光刻，去除多余阻挡层；3 电镀Au凸点；4 去除光刻胶；5 加热重熔；6 去除阻挡层。.凸点结构图.凸点形成工艺凸点形成工艺电镀法电镀法.置球及模板印刷制作焊料凸点法1、置球法制作焊料凸点多层金属化系统制作同上；通过掩膜板定位，放焊料球。再在N2气保护下在回流过程中再流；关键：制作高精度模板。2、模板印刷制作焊料凸点法（也称丝网印刷法）将置料球换成印刷焊膏也可制作焊料凸点。该方法比置球法效率高、工艺简单。.凸点制作工艺置球法：v.倒装焊基板材料v厚膜陶瓷基板；v薄膜陶瓷基板；vSi基板；vPCB环氧树脂基板；3、凸点芯片的倒装焊、凸点芯片的倒装焊.v倒装焊的工艺方法有以下几种：热压焊FCB法再流焊FCB法环氧树脂光固化FCB法各向异性导电胶粘贴FCB法.热压焊FCB法v使用倒装焊机完成对硬凸点芯片连接。v凸点材料：Ni/AuCu凸点、CuC凸点等；v压焊头可加压、加热、加超声。v关键：对芯片与基板的平行度要求很高。.v热压或热声倒装焊接：调准对位-落焊头压焊（加热）.l是目前国际最流行、且具有发展潜力的FCB技术。l将做好凸点的芯片与基板上的焊区对应键合在一起。对于低熔点的凸点，一般采用该方法，即在对准以后加热，使焊料融化，冷却后形成牢固的电气机械互连。再流焊FCB法-C4技术.lC4技术的特点：可于多种基板互连；不同熔点，可弥补基板缺陷；Pb/Sn焊料熔化再流，自对准效应，对精度要求降低；可采用SMT设备，达到规模化生产。.自对准效应.v环氧树脂光固化倒装焊法 这是一种微凸点FCB法。日本曾用这种方法对6mm6mm芯片成功进行倒装焊，Au凸点仅为5m5m，节距只有10m，载有2320个微凸点。与一般倒装焊截然不同的是，这里利用光敏树脂光固化时产生的收缩力将凸点与基板上谨慎焊区牢固地互连在一起，不是“焊接”，而是“机械接触”。.各向异性导电胶粘贴FCB法v所谓各向异性导电胶（ACA）可理解为纵向导电，横向不导电的材料。v主要用于各种液晶显示器（LCD）与芯片连接。vACA的几种类型：热固型、热塑型、紫外光固化型。.v为了制作更小、精度更高的LCD，就要不断缩小IC芯片的凸点尺寸、凸点节距或倒装焊节距。例如小于50m凸点尺寸或节距，这样使用ACA常规倒装焊方法，将使横向短路的可能性随之增加。为了消除这种不良影响，使用ACA倒装焊方法要加以改进，其中设置尖峰状的绝缘介质坝设置尖峰状的绝缘介质坝就是一种有效的方法。.4、倒装焊接后芯片下面充填、倒装焊接后芯片下面充填v 在倒装焊后，在芯片与基板间填充环氧树脂Epoxy Under Fill。v 在芯片与基板间填充环氧树脂环氧树脂，不但可以保护芯片免受环境如湿汽、离子等污染，利于芯片在恶劣环境下正常工作，而且可以使芯片耐受机械振动和冲击。特别是填充树脂后可以减少芯片与基板（尤其PWB）间膨胀失配的影响，即可减小芯片凸点连接处的应力和应变.倒装焊接后芯片下面的填充 书上插图书上插图2.2.3.v倒装焊芯片下填充环氧树脂填料要求 应小于倒装焊芯片与基板间的间隙，以达到芯片下各处完全填充覆盖。填料应无挥发性，因为挥发能使芯片下产生间隙，从而导致机械失效。应尽可能减小乃至消除失配应力，填料与倒装芯片凸点连接处的z方向CTE(Coefficient of Thermal Expansion 热膨胀系数)应大致匹配。为避免PWB产生形变，填料的固化温度要低一些。要达到耐热循环冲击的可靠性，填料应有高的玻璃转化温度。对于存储器等敏感器件，填充放射性低的填料至关重要。填料的粒子尺寸在填充温度操作条件下的填料粘滞性要低，流动性要好，即填料的粘滞性应随着温度的提高而降低。为使倒装焊互连具有较小的应力，填料应具有较高的弹性模量和弯曲强度。在高温高湿环境条件下，填料的绝缘电阻要高，即要求杂质离子（Cl-、Na、K等）数量要低。填料抗各种化学腐蚀的能力要强。.v填料的填充方法 实际填充时，将倒芯片和基板加热到70-75，利用加有填料、形状如同“L”的注射器，沿着芯片的边缘双向注射填料。由于毛细管虹吸作用，填料被吸入，并向芯片-基板的中心流动。一个12.7mm见方的芯片，10分钟可完全充满缝隙，用料大约0.03ml。填充后要对环氧树脂进行固化。可在烘箱中分段升温，待达到固化温度后，保温3-4小时，即可达到完全固化。.总结FCB的优点与不足v 优点：互联线短、电容、电感小，适合高频、高速元器件；芯片焊区可面分布，高I/O器件；芯片安装和互联同时进行，工艺简单、适合SMT工业化大批量生产。v缺点：需精选芯片；芯片面朝下，焊点检测困难；芯片制作工艺复杂，成本高；材料间匹配性生产周期加长，散热能力有待提高。.2.5 成型技术成型技术v即：将芯片与引线框架包装起来。v金属封装、塑料封装、陶瓷封装等；v塑料封装最常用方式，占90%的市场。v塑料封装的成型技术包括：转移成型技术（主要方法）喷射成型技术预成型技术.典型成型技术工艺过程工艺过程v转移成型技术使用的材料：热固性聚合物热固性聚合物v成型技术工艺过程工艺过程：芯片放置于模具中芯片放置于模具中-预成型块预加热预成型块预加热-放放入转移成型机入转移成型机-塑封料挤压到浇道塑封料挤压到浇道-注入注入模腔模腔-固化固化-保压保压-顶杆顶出顶杆顶出-放入放入固化炉固化。固化炉固化。预热温度：预热温度：9095；模具温度：；模具温度：170175.Molding（注塑）为了防止外部环境的冲击，利用为了防止外部环境的冲击，利用EMC 把把Wire Bonding完成后的产品封装起完成后的产品封装起 来的过程，并需要加热硬化。来的过程，并需要加热硬化。Before MoldingAfter Molding.EOL Molding（注塑）Molding Cycle-L/F置于模具中，置于模具中，每个每个Die位于位于Cavity中，模具合模。中，模具合模。-块状块状EMC放入模具放入模具孔中孔中-高温下，高温下，EMC开始开始熔化，顺着轨道流熔化，顺着轨道流向向Cavity中中-从底部开始，逐渐从底部开始，逐渐覆盖芯片覆盖芯片-完全覆盖包裹完毕，完全覆盖包裹完毕，成型固化成型固化.2.6去飞边毛刺v去飞边毛刺工艺：介质去飞边毛刺（常用）溶剂去飞边毛刺水去飞边毛刺（常用）用介质去飞边毛刺时，是将研磨料（如颗粒状的塑料球）与高压空气一起冲洗模块。在去飞边毛刺过程中，介质会将框架引脚的表面轻微擦磨，这将有助于焊料和金属框架的粘连。用水去飞边毛刺工艺是利用高压的水流来冲击模块，有时也会将研磨料与高压水流一起使用。用溶剂来去飞边毛刺通常只适用于很薄的毛刺。溶剂包括N-甲基吡咯烷酮(NMP)或双甲基呋喃（DMF）。.De-flash（去溢料）BeforeAfter目的：目的：De-flash的目的在于去除的目的在于去除Molding后在管体周围后在管体周围Lead之间之间 多余的溢料；多余的溢料；方法：高压水冲洗；方法：高压水冲洗；.封装后要对框架外引线进行上焊锡处理，目的是在框架引脚上做保护层和增加其可焊性。上焊锡可用二种方法，电镀和浸锡。v电镀工序：清洗-在电镀槽中进行电镀-冲洗-吹干-烘干（在烘箱中）v浸锡工序：去飞边-去油-去氧化物-浸助焊剂-热浸锡（熔融焊锡，Sn/Pb=63/67）-清洗-烘干二种方法比较：浸锡容易引起镀层不均匀，中间厚，边上薄（表面张力作用）。电镀中间薄周围厚（电荷集聚效应）。电镀液还会造成离子污染。2.7上焊锡.2.8 切筋成型v两道工艺-切筋工艺、成型工艺 切筋工艺是指切除框架外引脚之间的堤坝以及在框架带上连在一起的地方；成型工艺则是将引脚弯成一定形状，以适合装配的需要。切筋成型通常是两道工序，但同时完成（在机器上）。有的公司是分开做的，如Intel公司。先切筋，然后完成上焊锡，再进行成型工序，其好处是可以减少没有上焊锡的截面面积，如切口部分的面积。.EOL Trim&Form（切筋成型）Trim：将一条片的：将一条片的Lead Frame切割成单独的切割成单独的Unit（IC）的过程；）的过程；Form：对：对Trim后的后的IC产品进行引脚成型，达到工艺需要求的形状，产品进行引脚成型，达到工艺需要求的形状，并放置进并放置进Tube或者或者Tray盘中；盘中；.打码就是在封装模块的顶面印上去不掉的、字迹清楚的标识，包括制造商的信息、国家、器件代码等。最常用印码方式是油墨印码和激光印码两种。2.9 2.9 打码打码油墨打码油墨打码 工艺过程有些像敲橡皮图章，因为是用橡胶来刻制打码标识。油墨是高分子化合物，是基于环氧或酚醛的聚合物，需要进行热固化，或使用紫外光固化。油墨打码对表面要求较高，表面有污染油墨则打不上去。另外油墨也容易擦去。为了节省生产实间，在模块成型之后先打码，然后将模块进行固化，也就是塑封料和油墨一起固化。粗糙的表面油墨的粘附性好。激光印码激光印码 利用激光就是在模块表面写标识。现有激光打码机。激光打码最大的优点是印码不易擦去，工艺简单。缺点是字迹较淡。.Laser Mark（激光打字）在产品（在产品（Package）的正面或者背面）的正面或者背面激光刻字。内容有：产品名称，生产激光刻字。内容有：产品名称，生产日期，生产批次等；日期，生产批次等；BeforeAfter.贴片设备v手工手工/半自动半自动/全自动全自动v贴片头贴片头/供料器供料器 PCB移动移动 高速机高速机 chip 多功能机多功能机 device.高速高精度贴片机 .再流焊机主要技术参数 加热方式 管式/板式 红外/热风 温区 3-9 温度控制 5 2.IC封装微型化技术 CSP（chip size/scale package）5 58080.芯片焊接方式FC（flip chip FC-BGA）v 进一步微型化芯片芯片芯片芯片凸点凸点凸点凸点(bump)(bump).